Решена многолетняя биологическая загадка

Nature Cell Biology опубликовал исследование о распределении белков в клетках

Ученые решили многолетнюю биологическую загадку, каким образом эпителиальным клеткам удается сортировать белки, доставляя их на внешнюю поверхность. Исследование опубликовано в журнале Nature Cell Biology.

Эпителиальные клетки имеют полярную организацию с апикальной и боковой поверхностями, и для правильного функционирования клеток необходимо точное распределение белков на этих поверхностях. Дефекты в таком распределении могут приводить к различным заболеваниям, включая рак. Механизм доставки белков на апикальную поверхность оставался загадкой, поскольку такие белки не имели характерных фрагментов, указывающих на адрес доставки, как у боковых белков.

Исследователи предложили гипотезу, что сортировка апикальных белков происходит на основании их физических характеристик, в частности по размеру цитоплазматических доменов. Этот процесс происходит в аппарате Гольджи, который выполняет роль «почтовой службы» для доставки белков к нужным участкам клетки. Для проверки гипотезы были изменены размеры хвостов трех репрезентативных апикальных белков и проанализирована их дальнейшая сортировка.

Эксперименты показали, что удлинение цитоплазматических хвостов нарушало процесс сортировки белков. Они больше не попадали на апикальную поверхность, а доставлялись к боковым участкам клетки. Это наблюдение подтвердило теорию, что короткие хвосты необходимы для правильной транспортировки к апикальной мембране.

Также исследование выявило, что аппарат Гольджи сортирует белки по размеру, разделяя крупные и мелкие белки в разные области, что объясняет точность доставки. Наблюдения с помощью микроскопии сверхвысокого разрешения показали, что длинные цитоплазматические хвосты блокируют доступ к специализированным областям Гольджи, ответственным за апикальную транспортировку.

Открытие этого механизма является важным шагом в понимании того, как клетки распределяют поляризованные белки. В дальнейшем это поможет изучить нарушения в этом процессе, связанные с такими заболеваниями, как рак.